dc.contributor.author
Kupfer, Alexander
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:06:05Z
dc.date.available
2000-07-26T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5728
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9927
dc.description
TITEL DER ARBEIT
1\. EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG
2.THEORIE
2.1. Theorie der Korrosion
2.2. Passivität
2.3. Kinetik des Deckschichtwachstums
2.4. Phasenübergang Halbleiter-Elektrolyt
2.5. Theorie der Impedanzspektroskopie
2.6. Radiochemische Grundlagen
2.7. Potentialkorrektur
3\. WERKSTOFFE UND KORROSIONSMEDIEN
3.1. Werkstoffe
3.2. Temperaturbereiche
3.3. Korrosionsmedien
4\. DAS MEßVERFAHREN
4.1. Grundlagen
4.2. Die Impedanzspektroskopie (EIS)
4.3. Die Radioisotopenmethode (RIM)
4.4. Messungen amFlüssigkeitsszintillationszähler (LSC)
5\. KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN AN URANDIOXID
5.1. Bestimmung der Korrosionsraten anUO2 durch Potentialmessungen
5.2. Einfluß der Temperatur auf die Korrosion desUO2 in Bentonit Porenwasser
5.3. Kontaktpotentiale zwischen Urandioxid und Zircaloy-4
5.4. Diskussion der Urandioxidexperimente
6\. KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN AN ZIRKONIUM UND ZIRCALOY-4
6.1. Korrosion beim Freien Korrosionspotential
6.2. Korrosion unter potentiostatischer Belastung
6.3. Korrosion bei Anwesenheit von H2O2
6.4. Korrosion bei Anwesenheit von NaOCl beim Freien Korrosionspotential
6.5. Optische Untersuchungen an Zirkonium und Zircaloy-4
6.6. Diskussion der Zirkonium- und Zircaloy-4-Experimente
7\. IMPEDANZMESSUNGEN
7.1. Auswertung der Impedanzspektren und Schaltbilder
7.2. Impedanzmessungen beim Freien Korrosionspotential
7.3. Diskussion der Impedanzmessungen
8\. ZUSAMMENFASSUNG
9\. SUMMARY
10\. SYMBOLVERZEICHNIS
11\. LITERATURVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
dc.description.abstract
Elektrochemische Untersuchungen an UO2 zeigen eine Korrelation zwischen den
Korrosionspotentialen und den Abtragsraten. Somit wird die Möglichkeit
eröffnet, Abtragsraten von UO2 in verschiedenen Elektrolytsystemen
ausschließlich durch Potentialmessung zu bestimmen. Die Anfertigung der
Korrelationskurven ist auf zwei verschiedenen Wegen möglich: Das
Redoxpotential wird einmal durch das Anlegen einer Spannung simuliert, ein
weiteres Mal wird die Änderung des Fermi-Niveaus in der Lösung mit Hilfe von
Redoxsystemen erreicht. Potentiostatische Messungen können somit benutzt
werden, um Einflüsse von Redoxsystemen zu simulieren, die unter
Laborbedingungen nicht konstant gehalten werden können.
Ventilmetalle werden überall in der Nukleartechnik eingesetzt. Wegen ihrer
großen Bedeutung sind Korrosionsuntersuchungen an Titanium und Zirkonium sowie
deren Legierungen durchgeführt worden. Die untersuchten praxisrelevanten
Salzlaugen waren Q-Lauge, Bentonit Porenwasser sowie das Modellsystem ges.
NaCl-Lösung. Experimente sind mit Hilfe der Radioisotopenmethode bei
verschiedenen Temperaturen (25°C, 55°C und 80°C) durchgeführt worden.
Wegen des hohen Titanpreises ist angedacht worden, die optionale Ti99.8Pd-
Abschirmung einzusparen und sich auf den Korrosionsschutz des Stahls sowie den
des Zircaloy-4 zu verlassen.Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß Zircaloy-4
in negativen Potentialbereichen etwas stabiler ist als Ti99.8Pd, der
Korrosionsschutz im positiven Potentialbereich jedoch zusammenbricht. Ti99.8Pd
zeigt auch in diesem Bereich noch einen hohen Korrosionsschutz. H2O2 hat bei
der zu erwartenden Konzentration (~10-6 M) und den untersuchten Temperaturen
keinen Einfluß auf das Korrosionsverhalten. Impedanzmessungen zeigen, daß die
Dicke der oxidischen Deckschicht in den verschiedenen Salzlösungen variiert
und sich in Q-Lauge, aufgrund des hohen Magnesiumgehaltes, eine sehr stabile
Deckschicht bildet. Die Leitfähigkeit der Zircaloy-4-Deckschicht korreliert
mit der Stabilität der Deckschicht. Kontaktpotentiale zwischen Zircaloy-4 und
UO2 zeigen in allen relevanten Salzlaugen die Dominanz des UO2.
Zircaloy-4 eignet sich somit nur bedingt als weiterer Korrosionsschutz,
aufgrund seiner Instabilität im positiven Potentialbereich.
de
dc.description.abstract
Potentiostatic simulation of the effect of oxidants on corrosion on UO2 have
been investigated. The potential at the interface of the semiconductors UO2
representing simfuel or spent fuel and an aqueous redox solution depends on
the concentration of oxidants in solution. The electrode potential on can be
adjusted by shifting the Fermi level of UO2 by potentiostatic polarization.
Potentiostatic simulation of the effects of oxidants is used to obtain
reliable data in systems with rapidly varying oxidant concentrations.
Valve metals are widely used in various fields of nuclear technology. Because
of their practical importance it is an urgent need to investigate the
corrosion behavior of Titanium and Zirconium and ist alloys in relevant
brines, the relevant electrolyte system being saturated NaCl-solution, Q-brine
and Bentonit Porewater. The experiments were performed at various temperatures
applying the Radioisotope Method.
Due to the high price of Titanium it was proposed to use carbon steel and
stainless steel alone as materials for Pollux containers. However, in addition
one might also rely on the resistance of Zircaloy-4 cladding towards corrosion
in brines. From these results obtained it can be clearly seen, that in brines
of practical importance at negative potentials the resistance of Zircaloy-4
towards corrosion is slightly better than that of Ti99.8Pd but in the range of
positive potentials the corrosion resistance of Zircaloy-4 collapses. The
resistivity of Ti99.8Pd on the other hand remains. H2O2 does not influence
Zircaloy-4 corrosion at the temperatures aforementioned on condition that the
H2O2 concentrations do not drastically exceed those existing in practice (~
10-6 M). Impedance measurements demonstrate that the thickness of the ZrO2
layer varies within the relevant brines. In Q-brine because of its Magnesia
content an oxide layer of higher resistance towards corrosion is formed. The
conductivity of the Zircaloy-4 oxide layer correlates with its corrosion
resistance. Investigations were also performed on contact potentials of
Zircaloy-4 with UO2. Measurements show that in all relevant brines the mixed
potential is dominated by UO2.
Zircaloy-4 can only be limited relied on as a material resisting corrosion due
to its instability in the positive potential range.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Zircaloy-4 UO2 corrosion impedance radiochemistry
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
Radiochemische Korrosionsuntersuchungen an Urandioxid und Cladding-Materialien
von Kernbrennstoffen in praxisrelevanten Salzlaugen als Beitrag zur direkten
Endlagerung
dc.contributor.firstReferee
Professor Dr.-Ing. Günter Marx
dc.contributor.furtherReferee
Professor Dr. Jürgen Simon
dc.date.accepted
2000-07-18
dc.date.embargoEnd
2000-08-24
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2000000767
dc.title.translated
Radiochemical Investigations into Corrosion on UO2 and Cladding Materials of
Nuclear Fuel in Brines of Practical Importance
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000000342
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2000/76/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000000342
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access